一、歐洲農業光電試驗與政策整合概述
農地覆蓋近歐盟領土的一半，是太陽光電系統發展性最高的類型之一。透過農業光電的方式，可在不犧牲農業生產力的前提下結合太陽能發電，減緩農業用地與地面型太陽光電案場的土地衝突。在特定設計與條件下，太陽光電系統不僅不會削弱農業功能，反而可能透過遮蔭效果降低作物溫度、穩定產量，達成農電共生的發展效益。德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所（Fraunhofer ISE）指出，以2018年乾旱年度的馬鈴薯作物為例，農業與光電結合可使土地等效利用率（Land Equivalent Ratio, LER）提升至186%，LER大於100%表示整合後的土地使用效率更高，對於「雙重利用」是有利的。
歐洲農業光電發展呈現「試驗場域先行、政策架構後整合」的策略路徑。早在歐盟正式發布《歐洲太陽能策略》（EU Solar Energy Strategy，2022）與啟動新版《共同農業政策》（CAP，2023）之前，德國與比利時等國便已展開多項農業光電試驗，這些試驗場域成為政策設計與制度成形的重要前導平台。
德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所主導的APV-RESOLA計畫，在聯邦教育與研究部（BMBF）的資助下，是最早進行農業光電系統性評估的試驗案場之一。該計畫從農作物產量、土地等效利用率等多個面向進行評估，奠定後續制度設計的科學基礎。德國太陽能模組公司Next2Sun自2018年起於德國梅爾齊希-韋林根（Merzig-Wellingen）地區推動建置垂直雙面模組農業光電試驗場，該案場結合德國兩項再生農業研究計畫VAckerPower與VAckerBio，分別聚焦於技術潛能、農業適用性、生態影響與社會接受度等面向，進行垂直式農業光電系統的實地驗證與整合性評估。
比利時方面，魯汶大學（KU Leuven）則於不同時期推動三項具指標性的試驗場域。2020至2021年間進行的馬鈴薯田試驗，模擬地面光合作用有效輻射（PAR）變化條件，以探討不同遮蔽比例對農作物生長與太陽光電系統發電效能的影響，建立農作物相容性的初步模型。在2021年啟動的梨園試驗則結合半透光單面模組與既有防雹網，驗證果樹在太陽光電模組下的品質穩定性與遮蔽保護效果。2022年啟用的TRANSfarm示範案場屬於歐盟HyPErfarm計畫項目之一，以感測器搭配模擬工具發展整合性評估框架，納入農業、能源與經濟等指標的交互分析，透過光照、土壤濕度及作物生長等實際測量資料與模擬平台的結合，提供量化數據作為政策設計與制度規劃的參考依據。
這些試驗案場涵蓋多樣化農業場景與技術應用形式，並分別獲得Horizon 2020、Interreg、EIP-Agri等歐盟多項資助計畫支持。歐盟後續政策將前述試驗成果作為參考，逐步建立涵蓋補助原則、生態標準與土地利用規範的農業光電制度架構，顯示農業光電發展已由實驗階段邁向制度化整合，成為歐洲農村轉型與能源韌性布局的重要支柱。
二、比利時農業光電技術演進
魯汶大學作為比利時農業光電的關鍵學術研究單位，自2019年起逐步展開農業光電相關試驗，根據農作物特性與試驗場域條件，設計出三個階段的試驗藍圖。
(一) 比利時貝爾訥姆地區（Beernem）馬鈴薯田試驗
魯汶大學第一階段的農業光電試驗是2019年設置於比利時西部貝爾訥姆地區，以馬鈴薯作為試驗作物。研究團隊先開發3D模擬程式，評估直線排列與棋盤式排列對地面光合作用有效輻射（PAR）的影響。試驗場域裝置的模組高度為2公尺，排列方式採用模擬後最佳化的棋盤式設計，如圖1所示，可有效分散遮蔭區與受光區，提升光照均勻性。試驗觀測結果指出，遮蔭區塊的葉子面積顯著增加，如圖2所示，有助於維持光合作用效率；微氣候方面觀察顯示，遮蔭區域白天溫度平均下降約1.65°C，葉片溫度亦隨之降低，進而降低農作物的蒸散作用，有助於減少水分流失並提升土壤水分保存能力，特別有利於乾燥年份中農作的生長表現。儘管遮蔭區馬鈴薯產量下降約20%，但其微氣候效益與售電收益，整體上仍展現農電共生的潛力。
資料來源：Willockx, D., Van de Keere, L., & Van Bael, J. (2020, September). Agrophotovoltaics: High tech farming and electricity generation on the same land. International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’20). https://www.icrepq.com/icrepq20/291-20-willockx.pdf；工研院產科國際所 ITIS研究團隊整理(2025/12)
圖1 馬鈴薯田評估與對照範圍劃分
資料來源：Willockx, D., Van de Keere, L., & Van Bael, J. (2020, September). Agrophotovoltaics: High tech farming and electricity generation on the same land. International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’20). https://www.icrepq.com/icrepq20/291-20-willockx.pdf
圖2 太陽能模組下的馬鈴薯生長情況
(二) 比利時比爾貝克（Bierbeek）地區梨園試驗
第二階段則是從2021年起與比爾貝克的果農合作，在農場現有的4.2公尺高之防雹設施上加裝半透明太陽能模組，如圖3所示，形成一座結合太陽光電與果樹栽培的梨園農業光電示範場，如圖4所示。總裝置容量約為13.32kWp，屬於中小型試驗系統，模組為單面發電的雙玻模組，太陽能電池排列較為稀疏，系統具有約40%的透光率，符合農業光電系統的基本設計標準，即對應最低75%光合作用有效輻射要求。測量結果顯示半透明太陽能模組會使得梨樹樹冠層的入光量減少約24%，但模組下可形成穩定的微氣候條件，不僅有助於緩解極端氣候，如霜害、日照過強與冰雹等對果實品質的影響，也降低白天溫度並減少葉面水分蒸散，有利於土壤水分的保存。儘管於試驗期間，梨子產量減少約16.4%，但果實品質穩定，且土地等效利用率可達123.6%，代表農業與太陽光電整合後的土地使用效率高於單一用途，顯示半透明模組應用在果樹作物中具有良好搭配性。
資料來源：Zhang, Y., Zhang, H., Zhang, Y., & Wang, Y. (2023). Agrophotovoltaics in China: Status, challenges, and policy recommendations. Applied Energy, 343, 121234. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.121234
圖3 在防雹設施上架設半透明太陽能模組
資料來源：魯汶大學農業光電網站(2025/8)
圖4 太陽能模組下梨子的生長情況
(三) 比利時魯汶（Lovenjoel）地區TRANSfarm試驗
魯汶大學於第三階段在魯汶地區設立了TRANSfarm農業光電示範基地，為HyPErFarm專案的重要實地試驗場域。該試驗場域以大面積種植的糧食作物與機械耕作環境為核心情境，來模擬大規模農業與太陽能共構的實際應用挑戰。試驗作物包含了百合、小麥與甜菜等，透過部署農業感測器網絡，研究團隊持續收集各種氣候與作物參數，如光照、溫度、土壤濕度與作物生長指標，以建立完整資料庫並驗證農業與太陽光電的協同效應。
此基地的農業光電系統採用高架設計，太陽能模組安裝高度約為5公尺，傾斜角為12度，排列方式為屋頂型陣列，並保留每列之間9至13公尺的間距，此設計可讓高達4公尺的農耕機具穿梭操作，符合現代化農機使用需求，如圖5所示。
模組部分採用了雙面太陽能模組（Bifacial Modules），而為了進一步提升雙面模組的發電表現，推測地面可能有設置反射性材質，增加模組背面所接收之散射光與反射光，進一步提高系統總發電量。模組設計具高彈性，可依照農作物生長需求調整在每公頃450至1500kWp之間，並控制地面光合作用有效輻射進入率在25%至80%間，此遮蔽率的變動設計有助於依據不同作物的光照敏感性，達到最適合的微氣候管理。
魯汶大學亦開發出模擬與決策輔助平台KU Leuven agrivoltaics webtool（AgriPV tool），整合了土地等效利用率、均化發電成本（LCOE）與作物模型，針對不同場域與作物條件，來模擬發電潛力與農業產值，並提供具實務操作的技術路徑。
資料來源：HYPERFARM官網(2025/8)
圖5 TRANSfarm試驗基地中以大型農業機具收割小麥
這三階段的試驗過程，從馬鈴薯短期作物驗證、梨子中期果樹觀察，到TRANSfarm整合型系統模擬與示範，展現了比利時農業光電由「農作物相容性驗證」走向「系統整合與政策支援」的技術演進軌跡，也成為了歐盟後續推動相關政策的重要技術基礎。
三、德國農業光電技術演進
德國作為歐洲農業光電技術的先行者，已累積多項具代表性的實證經驗，其中APV-RESOLA計畫由弗勞恩霍夫太陽能系統研究所主導，聚焦於高架式模組設計與農作物生長效益的整合評估；而Next2Sun公司則以垂直式模組技術為核心，強調土地雙重利用與商業模式的可行性。
(一) 德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所的APV-RESOLA示範試驗
APV-RESOLA（Agri-Photovoltaic Renewable Electricity, Sustainable Agriculture and Land Use）是歐洲最早期且具代表性的農業光電試驗之一，由德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所主導，結合南部巴登-符騰堡邦Heggelbach村的生態農場進行實地驗證。試驗場自2016年建置，面積約三分之一公頃，模組架設於5公尺高的鋼構支架上，整體高度達8公尺，農業機具可自由進出。模組採西南向固定式排列，如圖6所示，總裝置容量為194kWp，使用雙面發電的雙玻模組，設計上兼顧透光與遮蔭比例，以平衡作物生長與發電效率。農作物以短期輪作為主，包括三葉草、芹菜、馬鈴薯與冬小麥等。
資料來源：Trommsdorff, M. (2020, September). Agri-photovoltaics: Synergies between agriculture and PV power generation. IEA PVPS Task 13 Workshop. https://iea-pvps.org/wp-content/uploads/2020/09/07_M.-Trommsdorff_A-PV_T13-Workshop.pdf
圖6 APV-RESOLA試驗場模組排列方式
2017至2018年試驗結果顯示，農業光電區作物產量整體穩定，尤其在2018年乾旱期間，冬小麥產量約增加3%，而馬鈴薯作物的整體土地等效利用率（LER）可達186%，顯示遮蔭有助於維持作物表現，而馬鈴薯更產出符合市場規格的塊莖，顯示遮蔭有助於農作物減少蒸散作用與土壤保持水分。
在效益評估方面，試驗場提出2018年小麥與馬鈴薯的土地等效利用率分別為150%與186%，代表同一面積下整體產值提升50%至86%。在技術設計上並未使用混凝土地基，而是採取可回收地錨式基礎，也未設置圍籬以維持生態性。在模組下方設有雨水排水設計與通風結構來強化微氣候管理。
在社會面向方面，透過當地農民與居民參與的問卷與訪談可得知，普遍對農業光電接受度高於傳統地面型案場。雖然均化發電成本較高，但透過農電整合與地租安排，整體經濟效益具初步競爭力，年均發電量依年度有所不同，約1,200至1,300kWh/kWp。
(二) Next2Sun垂直式農業光電示範案場
在德國薩爾州梅爾齊希-韋林根（Merzig-Wellingen）地區，Next2Sun公司建置了垂直式農業光電示範案場，為VAckerPower與VAckerBio研究計畫的核心試驗場域。該系統總裝置容量約為5.2MWp，其中包含約0.5MWp的研究區，採用垂直東西向排列的雙面發電的雙玻太陽能模組，每塊模組功率介於370到460Wp間，而模組間則保留了9到10公尺的距離以維持大面積農地可用性，如圖7所示。
資料來源：Next2Sun官網(2025/8)
圖7 Next2sun梅爾齊希-韋林根示範案場模組垂直排列
模組設計可同時吸收日出與日落期間的水平照射光源，並利用背面收集散射與地表反射光，使系統發電效能提升約10%。示範案場確保了大部分農地的可持續耕作性並可讓農機通行，可持續栽培牧草、甜菜、馬鈴薯等低矮作物來維持農機操作的便利性。在研究區設置超過15個微氣候感測器與2座氣象站，以記錄作物生長、水分變化、土壤溫度與風速等數據，深入分析農作與太陽光電間的交互影響。
Next2Sun的垂直型系統除發電外，也強化土地雙重利用、景觀融合與生物多樣性保育，現已成為歐洲農村地區發展永續農電共構的重要參考架構之一。
四、比利時與德國案場之比較分析
比利時與德國的農業光電技術各具特色，展現不同的發展路徑與應用重點。比利時以學術研究機構為核心，強調農作物反應與系統設計最佳化；德國則聚焦於實用導向與商業模式推廣，強調技術落地與農民參與。
表1 比利時與德國農業光電示範案場
資料來源：工研院產科國際所 ITIS研究團隊整理(2025/12)
比利時魯汶大學透過三階段試驗，從模組配置、遮蔭條件、作物反應到模擬工具整合，累積了完整的田間數據，具備制度設計與政策建議的高度參考價值。而德國方面，APV-RESOLA計畫專注於實地監測與環境效益評估；Next2Sun則是強調農民接受度與商業擴展性，其模組結構簡便、地面干擾低，展現出高度的技術彈性。
在模組設計上，魯汶大學與APV-RESOLA採用高架斜面設計，適合大面積作業並利於感測整合；Next2Sun則採用垂直雙面雙玻模組，可減少陰影干擾並降低對耕作的限制，同時保留大部分農地作業空間。應用對象方面，魯汶大學著重於精緻農業與研究導向，適合用於技術驗證與制度建構；德國案例則偏向實地操作與規模部署，強調技術落地與商業可行性。
五、結論
歐洲農業光電發展經驗顯示，多樣化技術應用與系統化驗證是推動產業成熟的關鍵，並透過長時間觀測與數據累積，建立可靠的農業光電系統模型，支撐技術最佳化與商業化推廣。從比利時與德國案例觀察，並結合我國現行政策與推動狀況，可歸納三個重點方向：
(一)歐洲經驗可為我國農業光電政策提供借鏡
比利時以魯汶大學為核心，透過馬鈴薯田、梨園及TRANSfarm三階段試驗，建立了從模組排列、遮蔭比例、透光率到可調式系統的驗證方法，並結合感測器與模擬平台，形成可量化農作物相容性與發電效能的技術工具。德國方面，APV-RESOLA試驗計畫採高架雙面雙玻模組，兼顧大型農機作業與微氣候管理；Next2Sun則以垂直東西向雙面雙玻模組提升光照利用率，保留大部分農地耕作空間，並透過感測與數據分析最佳化系統表現，兼具研究與商業展示功能。
(二)示範案場需進行長期驗證與系統效益評估
農作物生長與氣候條件具有周期性，不同年份氣候差異會影響產量與系統效益。遮蔭比例、透光率、模組高度等設計參數需多年度數據分析，才能確保設計合理性。案場長期運行亦有助於驗證農業光電系統支撐結構的耐候性、模組效能衰減狀況，以及灰塵、鳥糞、作物殘屑等汙染堆積對發電的影響，並評估系統與農業機具作業之間的協同性。
(三)我國技術應用的三大方向
1.依農作物與所在地形條件導入高架式、垂直式、半透明模組等多元設計，並建立可調整遮蔭比例與透光率的彈性機制。
2.引進感測與模擬平台，實現農業與光電系統的數據化管理與最佳化設計。
3.著重於農業光電系統支撐結構的耐候性、基礎工程對土壤與農業作業的影響，以及系統的微氣候調節功能。
整體而言，我國已具備農業光電的政策與技術雛形，但若能結合歐洲的多元技術路徑、驗證方法與數據化管理經驗，並在在地化試驗中導入長期觀測與系統調整機制，將可有效提升農業光電的技術成熟度與推廣可行性，為能源轉型與農業永續奠定堅實基礎。